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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte umfassend wenigstens eine erste Platte aus einem mindestens teilweise lichtdurchlässigen Material, wenigstens eine zu der ersten Platte etwa parallel angeordnete Lichtleitplatte, sowie eine Anzahl LED-Leuchtmittel, welche ihr Licht stirnseitig in die Lichtleitplatte hinein abgeben.
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LEDs als Leuchtmittel verdrängen in den letzten Jahren in der Lichttechnik zunehmend die früher vorwiegend für technische Leuchten verwendeten Leuchtstofflampen, da LEDs den Vorteil eines geringen Energieverbrauchs aufweisen in Kombination mit guter elektronischer Regelbarkeit wie Dimmbarkeit, Änderung der Lichtfarbe etc. Die Lichtstärke von LEDs ist inzwischen ausreichend groß, um diese für Zwecke der Allgemeinbeleuchtung einzusetzen.
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Herkömmliche LED-Leuchten verwenden in der Regel als Leuchtmittel LED-Module. Dies sind Platinen, auf denen eine größere Anzahl von LEDs zumeist in Reihen angeordnet ist. Diese LED-Module werden dann beispielsweise in einem Wandbereich in einem Leuchtengehäuse befestigt, wie dies in der
EP 2 650 604 A2 beschrieben ist. Das Gehäuse einer solchen herkömmlichen LED-Leuchte ist vergleichsweise großvolumig und dadurch ergibt sich eine große Aufbauhöhe der Leuchte. Bei dieser bekannten Leuchte werden weiterhin für die Lichtlenkung im Gehäuse eingebaute Reflektoren verwendet und die Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses wird zusätzlich noch durch eine Abdeckscheibe (Lichtaustrittsplatte) abgedeckt, durch die hindurch das Licht abgestrahlt wird. Weiterhin werden für die Ableitung der von den LED-Leuchtmitteln erzeugten Wärme bei dieser bekannten Leuchte Wärmeleitpads benötigt, die die Wärme an den metallischen Gehäusekörper abgeben.
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In der
WO 02/052192 A1 wird ein sandwichartiges Plattenelement mit den Merkmalen der eingangs genannten Gattung beschrieben, bei dem es sich im Prinzip um eine Flächenleuchte beispielsweise für Fassaden handelt. Bei diesem Plattenelement ist eine der Platten eine Lichtleitplatte, in die hinein Leuchtmittel in Form von Leuchtdioden (LEDs) ihr Licht stirnseitig einstrahlen, wobei dieses Licht dann etwa rechtwinklig zur Einstrahlrichtung als Streulicht über die Fläche der Lichtleitplatte abgegeben wird. Diese Lichtabgabe setzt voraus, dass die Lichtleitplatte an ihrer Oberfläche so behandelt ist, dass das Licht ausgekoppelt wird, wozu bei dieser bekannten Leuchte die Lichtleitplatte eine rasterartige Bedruckung erhält. Das bekannte Plattenelement kann in Form eines Isolierglasfensters mit zwei voneinander beabstandeten Glasplatten vorliegen oder auch als Verbundglaselement aus zwei Glasplatten, die von einer Rahmenkonstruktion eingefasst werden. Im Prinzip ist das bekannte sandwichartige Plattenelement bei ausgeschalteten Leuchtmitteln weitgehend transparent, da die rasterartige Bedruckung in so feinen Punkten erfolgen kann, dass diese vom Betrachter kaum wahrgenommen wird, so dass man durch ein solches Plattenelement bei ausgeschalteten Leuchtmitteln hindurchsehen kann bzw. der Lichteinfall von außen durch das Plattenelement, wenn es wie ein Fenster benutzt wird, kaum behindert wird. Gleichwohl ist bei genauem Hinsehen die rasterartige Bedruckung auf der Plattenoberfläche für die Erzeugung des Streulichts erkennbar. Das Plattenelement ist aufgrund der Bedruckung daher nicht vollkommen transparent und ein gewisser Prozentsatz an Licht geht bei Lichtdurchfall verloren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leuchte mit den Merkmalen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche weiter verbesserte lichttechnische Eigenschaften aufweist.
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Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert eine Leuchte der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lichtleitplatte aus einem transparenten Kunststoff mit einem geringen Anteil an in diesen Kunststoff eingebetteten Kunststoffpartikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 µm besteht.
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Anders als bei der eingangs genannten bekannten Leuchte wird die Lichtleitplatte bei der erfindungsgemäßen Leuchte nicht an ihrer Lichtaustrittsseite bedruckt oder beschichtet, um Streuzentren zu schaffen und das Licht über die Fläche auszukoppeln. Es wird vielmehr eine Lichtleitplatte verwendet, die für den Betrachter auch im Oberflächenbereich quasi völlig transparent erscheint. Da das Licht aber stirnseitig in die Lichtleitplatte eingestrahlt wird, würde ohne besondere Maßnahmen keine Auskopplung und Abstrahlung über die Fläche erzielt. Diese Auskopplung des Lichts geschieht erfindungsgemäß durch in die Lichtleitplatte eingebettete Partikel, deren Größe kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, so dass sie mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind und auch der Lichtstreueffekt nicht unmittelbar wahrgenommen wird. Dennoch hat eine solche Lichtaustrittsplatte eine hohe Lichtauskopplung über die Fläche und erscheint sehr gleichmäßig flächig hell leuchtend, wohingegen sie bei ausgeschalteten Leuchtmitteln für den Betrachter völlig transparent erscheinen kann.
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Während die LED-Leuchtmittel bei bekannten Leuchten auf gesonderten Platinen (LED-Module) angeordnet sind, die im Bereich einer Gehäusewand montiert werden, werden sie bei der erfindungsgemäßen Leuchte stirnseitig an der Lichtleitplatte montiert, so dass sie ihr Licht direkt in die Lichtleitplatte hinein abstrahlen. Bevorzugt erfolgt die Anbringung der LED-Leuchtmittel an mindestens zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der Lichtleitplatte, so dass von beiden Seiten her in die Lichtleitplatte hinein gestrahlt wird, wobei zum Beispiel jeweils eine Reihe von LEDs entlang jeder Kante der Lichtleitplatte angeordnet sein kann und die LEDs bevorzugt zur Lichtabstrahlfläche der Leuchte hin und/oder zur Seite der Leuchte hin durch einen die Platte einfassenden Rahmen kaschiert werden.
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Die von den LED-Leuchtmitteln erzeugte Wärme kann über einen Kühlkörper aufgenommen und abgeleitet werden, wobei dieser Kühlkörper beispielsweise ein Aluminiumprofil ist, welches gleichzeitig als Rahmen zur Aufnahme der LED-Leuchtmittel und zur Einfassung der Lichtleitplatte dienen kann.
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Vorzugsweise besteht die erste Platte, die vor die Licht abstrahlende Seite der Lichtleitplatte gesetzt ist, aus Glas oder Kunststoffglas, insbesondere Acrylglas und die Lichtleitplatte besteht bevorzugt aus einem Acrylglas, insbesondere einem transparenten Kunststoff auf Basis von PMMA. Die weitere Platte kann auch aus Glas oder Kunststoffglas, insbesondere Acrylglas bestehen. Besonders bevorzugt bestehen die erste Platte und die weitere Platte, die mit dieser ein Verbund bildet, jeweils aus Glas und beide Platten bilden ein Verbundsicherheitsglas.
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Die erste Platte bzw. der Verbund aus der ersten Platte und mindestens einer weiteren Platte werden hierin auch als Lichtaustrittsplatte bezeichnet. Die Lichtaustrittsplatte sitzt somit in Lichtaustrittsrichtung vor der Lichtleitplatte. Bei einer Deckenleuchte kann beispielsweise die Lichtaustrittsplatte unterhalb der Lichtleitplatte angeordnet sein, wenn das Licht nach unten hin austritt. Die Leuchte kann aber auch beispielsweise als indirekt abstrahlende Leuchte ausgebildet sein, so dass das Licht von der Lichtleitplatte ausgehend durch die Lichtaustrittsplatte hindurch nach oben hin abgestrahlt wird. Auch Kombinationen der vorgenannten Varianten sind denkbar, so dass es sich um eine direkt/indirekt strahlende Leuchte handelt.
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Wenn eine Lichtabgabe ausschließlich nach unten hin erfolgt, kann oberhalb der Lichtleitplatte ein Abdeckblech angeordnet sein, welches gleichzeitig als Reflektor dienen kann und die Lichtabgabe durch die Lichtaustrittsplatte hindurch verstärkt.
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Gemäß einer möglichen konstruktiven Ausführungsvariante kann beispielsweise die Lichtleitplatte auf einem Schenkel des die Lichtleitplatte einfassenden Rahmens aufliegen und bei dieser Variante kann zum Beispiel zwischen der Lichtleitplatte und dem Abdeckblech wenigstens ein Klemmprofil angeordnet sein, welches die Lichtleitplatte fixiert und als Abstandhalter zwischen Abdeckblech und Lichtleitplatte dient.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht die Lichtleitplatte aus einem transparenten Kunststoff auf Basis von PMMA und die in diesen Kunststoff eingebetteten Partikel sind aus einem Latex auf Styrolbasis hergestellt. Insbesondere sind die in den Kunststoff eingebetteten Partikel aus einem Copolymeren auf Basis von Styrol oder einem anderen aromatischen Vinylmonomeren als überwiegendem Bestandteil in Verbindung mit einer polyfunktionellen Vinylverbindung als Vernetzer hergestellt.
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Die Lichtaustrittsplatte kann gegebenenfalls an der Licht abgebenden Seite mattiert sein, durch Bedruckung oder sie kann beispielsweise eine Beschichtung mittels einer der gängigen im Stand der Technik bekannten Methoden zur Aufbringung dünner Schichten aufweisen, beispielsweise durch Vakuum-Beschichtung, Verdampfung (PVD), Sputtern, Plasmabeschichtung, Gasphasenabscheidung (CVD), Sol-Gel-Abscheidung, Schleuderbeschichtung, Walzenauftrag, Sprühen, Tauschbeschichtung etc.
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Man kann beispielsweise eine weitgehend gleichmäßige Lichtstreuung über die gesamte Fläche der Lichtaustrittsplatte oder gegebenenfalls nur in ausgewählten definierten Teilflächen durch Bedrucken, Lasern, Sandstrahlen, Schleifen, Fräsen, Ätzen oder dergleichen erzielen.
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Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass eine gleichmäßige Abgabe des Lichts durch die Lichtaustrittsplatte über eine Streufolie erreicht wird, wobei diese Streufolie bei der Variante mit Lichtaustrittsplatte aus Verbundglas zwischen der ersten Platte und der weiteren Platte einlaminiert sein kann.
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Zur Erzielung einer das Licht streuenden oder anderweitig die Lichtcharakteristik des abgegebenen Lichts verändernden Wirkung kann entweder die Streufolie und/oder die erste Platte und/oder die weitere Platte über ihre gesamte Oberfläche oder nur in definierten Teilbereichen eine Bedruckung, Mattierung, Ätzung oder Beschichtung aufweist, wobei diese Behandlung der Streufolie und/oder der vorgenannten Platten natürlich vom Fachmann so zu wählen ist, dass durch diese hindurch noch ein ausreichender Lichtdurchtritt erfolgt. Die Streufolie und/oder eine oder beide vorgenannten Platten des Lichtaustrittsbereichs können beispielsweise mit einem Logo, Farben oder Ornamenten bedruckt werden.
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Gemäß einer möglichen Variante der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung ist die erfindungsgemäße Leuchte beispielsweise eine Deckenanbauleuchte oder Deckeneinbauleuchte.
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Andere mögliche Leuchtenvarianten mit einem Aufbau nach dem erfindungsgemäßen Prinzip sind zum Beispiel eine Hängeleuchte, Wandanbauleuchte, Wandeinbauleuchte, Stehleuchte oder Tischleuchte.
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Weitere alternative Varianten der erfindungsgemäßen Leuchten können zum Beispiel sein Bodeneinbauleuchten, Spiegelleuchten, Möbelleuchten oder beleuchtbare Möbelelemente, mobile Leuchten, Außenleuchten, Straßenleuchten, Orientierungsleuchten, Hinweisleuchten, oder Leuchten für eine Notbeleuchtung.
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Bevorzugt ist der Korpus einer erfindungsgemäßen Leuchte im Umriss rechteckig, aber dieser kann auch im Umriss dreieckig oder vieleckig sein, woraus sich entsprechend andere sinnvolle Anordnungen der LED-Leuchtmittel ergeben, beispielsweise in Reihen parallel zur jeweiligen Außenkante der Lichtleitplatte, um diese gleichmäßig auszuleuchten. Bei Verwendung kleiner LEDs wie oben erwähnt wird in der Regel eine größere Anzahl LEDs eingesetzt, abhängig von dem Lichtstrom, den die einzelne LED abgibt, von der Größe der Lichtleitplatte und von der gewünschten Beleuchtungsstärke der Leuchte. Dies können beispielsweise Stückzahlen von 50 oder 100 oder mehr LEDs pro Lichtleitplatte sein.
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Eine besonders bevorzugte konkrete Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Leuchte kann beispielsweise etwa den nachfolgenden Aufbau haben:
- – wenigstens eine Lichtleitplatte aus einem transparenten Kunststoff, in deren Kunststoff ein geringer Anteil an Kunststoffpartikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,3 µm eingebettet ist;
- – eine zur Lichtleitplatte etwa parallele Lichtaustrittsplatte umfassend eine erste Platte und wenigstens eine weitere Platte, welche gemeinsam ein Verbundsicherheitsglas bilden;
wenigstens eine Anzahl von in einer Reihe angeordneten LED-Leuchtmitteln, die ihr Licht stirnseitig in die Lichtleitplatte hinein abstrahlen;
wenigstens ein Rahmenprofil, welches die Lichtleitplatte an wenigstens zwei Stirnseiten jeweils randseitig einfasst, an dem die LED-Leuchtmittel angeordnet sind;
wenigstens eine Streufolie, die der Lichtaustrittsplatte zugeordnet ist;
wenigstens eine als Reflektor ausgebildete Abdeckplatte an der der Licht abstrahlenden Seite abgewandten Seite der Lichtleitplatte, die etwa parallel zu der Lichtleitplatte angeordnet ist.
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Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht durch eine Leuchte gemäß einer beispielhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung;
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Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen und anhand dieser wird die prinzipielle Gestaltung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Leuchte 10 mit LEDs erläutert. In diesem Beispiel handelt es sich um eine Deckenanbauleuchte oder Deckeneinbauleuchte. Diese Leuchte 10 umfasst eine Lichtleitplatte 11, die beispielsweise aus einem spezifischen Kunststoff wie PMMA besteht und die für den Betrachter quasi völlig transparent ist. Die Licht-Auskopplung über die Fläche dieser Lichtleitplatte 11 wird dadurch möglich, dass in die Platte Nanopartikel eingebettet sind, d.h. Partikel mit einer sehr kleinen Größe von kleiner als 300 µm Durchmesser. Diese Partikel fungieren als Streupartikel, sind aber kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts und sind für den Betrachter nicht erkennbar. Zur besseren Einbettung dieser aus speziellen Kunststoffen bestehenden Partikel in den Matrixkunststoff der Lichtleitplatte können diese Partikel beispielsweise einen Kern-Schale-Aufbau haben, wobei der Kern durch seinen spezifischen Brechungsindex die Licht streuende Eigenschaft erhält und die Schale die Kompatibilität für die Einbettung in dein Matrixkunststoff gewährleistet, indem für die Schale entsprechend kompatible Kunststoffe verwendet werden, die bei der Herstellung der Lichtleitpatte die Einbettung der Partikel erleichtern.
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Die in den Kunststoff eingebetteten Partikel können beispielsweise aus einem Latex auf Styrolbasis hergestellt werden, wobei die in den Kunststoff eingebetteten Partikel insbesondere aus einem Copolymeren auf Basis von Styrol oder einem anderen aromatischen Vinylmonomeren als überwiegendem Bestandteil in Verbindung mit einer polyfunktionellen Vinylverbindung als Vernetzer hergestellt werden.
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Wie man aus 1 erkennt, liegt die Lichtleitplatte 11 randseitig mit ihrer Unterseite auf einem etwa horizontalen Schenkel 12a eines Rahmenprofils 12 auf, während die Lichtleitplatte 11 im Randbereich von der Oberseite her durch ein Klemmprofil 13 fixiert wird, welches beispielsweise in etwa im Querschnitt eine C-Profilform hat. Dieses Klemmprofil 13 wird wiederum einerseits an einem oberen Schenkel des Rahmenprofils 12 gehalten, wo es aufliegt und andererseits liegt oberseitig auf dem Klemmprofil 3 eine Abdeckplatte 14. Diese Abdeckplatte 14 ist insbesondere als Abdeckblech ausgebildet und dient gleichzeitig als Reflektor, so dass Licht, welches von der Lichtleitplatte 11 aus nach oben austreten würde, nach unten hin reflektiert wird. Dieses Abdeckblech 14 verläuft etwa parallel zu der Lichtleitplatte 11 und mit Abstand zu dieser, wobei als Abstandhalter das Klemmprofil 13 dient.
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Als Leuchtmittel, die ihr Licht stirnseitig in die Lichtleitplatte 11 einstrahlen, dient eine Anzahl von LEDs 15, die zum Beispiel in Reihen angeordnet sind und die auf einer LED-Platine angeordnet sein können. Diese LED-Leuchtmittel 15 können an einem vertikalen Schenkel 12b des Rahmenprofils 12 angebracht sein, welcher somit etwa rechtwinklig zu dem horizontalen Schenkel 12a verläuft, auf dem die Lichtleitplatte 11 aufliegt. Da Lichtleitplatten 11 dieser Art sehr kratzempfindlich sind, kann man zwischen die Unterseite der Lichtleitplatte 11 und den horizontalen Schenkel 12a als Auflager noch ein Kunststofftape anbringen.
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Unterhalb des Rahmenprofils 12, mit Abstand zu der Lichtleitplatte 11 ist die Lichtaustrittsplatte 16 angebracht, durch die hindurch das von der Lichtleitplatte 11 abgegebene Licht aus der Leuchte austritt. Diese Lichtaustrittsplatte 16 besteht beispielsweise aus einer Verbundglasscheibe aus zwei Platten, nämlich einer ersten unteren Platte 16a und einer zweiten oberen Platte 16b, welche miteinander verbunden sind nach Art eines Verbundsicherheitsglases, was aus Sicherheitsgründen vorteilhaft ist, da die Leuchte in einem begangenen Verkehrsbereich an einer Decke aufgehängt werden kann, unterhalb dessen sich Menschen aufhalten. Um eine noch gleichmäßigere Lichtabgabe zu erzielen, ist gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass zwischen den beiden Platten 16a und 16b eine Streufolie 17 angeordnet ist, die beispielsweise zwischen die beiden Platten des Verbundsicherheitsglases einlaminiert werden kann. Die beiden Platten 16a und 16b können aus Glas oder alternativ auch aus Acrylglas bestehen. Sie sind transparent oder mindestens transluzent, um einen maximalen Lichtdurchtritt zu gewährleisten. Diese beiden Platten 16a, 16b können aber auch beispielsweise mattiert sein, um eine Streuwirkung zu erzielen. Die einlamininiert Streufolie kann in diesem Fall entfallen.
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Die Lichtaustrittsplatte 16 aus den beiden Platten 16a, 16b ist zu der Lichtleitplatte 11 beabstandet, da letztere auf dem horizontalen Schenkel 12a des Rahmenprofils 12 aufliegt, während erstere auf der Unterseite des Rahmenprofils angeordnet und befestigt ist.
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Ein Ausschnitt im Bereich der Rahmenprofil 12 ist in 1 oben rechts noch einmal in vergrößertem Maßstab dargestellt. Man sieht dort, dass die Lichtleitplatte 11 nicht unmittelbar auf dem horizontalen Schenkel 12a des Rahmenprofils 12 aufliegt, sondern ein Kunststofftape, insbesondere Vinyltape 18 zwischen beiden angeordnet ist, welches beispielsweise auf den horizontalen Schenkel 12a aufgeklebt werden kann. Ein weiteres Kunststofftape, insbesondere Vinyltape 19 kann auf der Oberseite der Lichtleitplatte 11 zwischen dieser und dem Klemmprofil 13 angeordnet, beispielsweise auf das Klemmprofil 13 unterseitig aufgeklebt sein. Auf diese Weise wird eine gute Haftreibung der Kunststofftapes 18, 19 für die Klemmung der Lichtleitplatte 11 genutzt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leuchte
- 11
- Lichtleitplatte
- 12
- Rahmenprofil
- 12a
- horizontaler Schenkel des Rahmenprofils
- 12b
- vertikaler Schenkel des Rahmenprofils
- 13
- Klemmprofil
- 14
- Abdeckblech
- 15
- LED-Leuchtmittel
- 16
- Lichtaustrittsplatte
- 16a
- erste untere Platte
- 16b
- zweite obere Platte
- 17
- Streufolie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2650604 A2 [0003]
- WO 02/052192 A1 [0004]
